UFGD 2020
A mistura de água e álcool etílico não mantém a aditividade dos volumes. Esse fato pode ser observado de forma perceptível, quando se misturam 50% de água e 50% de álcool etílico.
Assinale a alternativa que explica corretamente esse fato.
Há incompatibilidade entre as substâncias misturadas e isso produz a redução do volume total da mistura.
As interações de hidrogênio entre as moléculas de água e álcool reduzem o volume ocupado pelas moléculas, diminuindo o volume total da mistura.
Ocorrem interações hidrofóbicas e hidrofílicas que reduzem o volume ocupado pelas moléculas.
Não se pode explicar tal fato em bases de interações moleculares para a redução do volume.
Ocorre absorção de energia das moléculas e essa energia absorvida é responsável pela redução do volume molecular.
Resolução
Quando misturamos 50 mL de água com 50 mL de álcool etílico (etanol), o volume final não é 100 mL, mas algo em torno de 96–97 mL. Esse fenômeno é chamado contração de volume e decorre, essencialmente, das fortes ligações de hidrogênio formadas entre as moléculas de água (H2O) e de etanol (CH3CH2OH).
• Na água pura, as moléculas se organizam por extensas ligações de hidrogênio (H‑bond) H2O···H2O que deixam espaços vazios na estrutura.
• No etanol puro, há ligações de hidrogênio entre o grupo –OH das moléculas de etanol, também gerando cavidades.
Quando as duas substâncias se misturam, surgem novas ligações de hidrogênio água–etanol. Graças à diferença de tamanho e formato das moléculas, elas passam a encaixar-se nesses espaços vazios, ocupando menos espaço que a soma dos volumes originais. Consequentemente, o volume total da mistura diminui (não há perda de massa, apenas melhor acomodação espacial das partículas).
Portanto, a explicação correta é a alternativa B.
Dicas
Erros Comuns
- Ligações de hidrogênio: interações intermoleculares fortes entre átomos de hidrogênio ligados a F, O ou N e pares de elétrons não ligantes de O, N ou F de moléculas vizinhas.
- Misturas de líquidos: ao combinar dois líquidos miscíveis, pode ocorrer variação de volume (contração ou expansão) por causa de diferenças nas interações intermoleculares.
- Volume não aditivo: volume final ≠ volume A + volume B, pois as moléculas podem ocupar vazios estruturais umas das outras.
